WO2019228684A1 - Verfahren zum bereitstellen eines transportbehältersystems sowie ein transportbehältersystem - Google Patents

Verfahren zum bereitstellen eines transportbehältersystems sowie ein transportbehältersystem Download PDF

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WO2019228684A1
WO2019228684A1 PCT/EP2019/055023 EP2019055023W WO2019228684A1 WO 2019228684 A1 WO2019228684 A1 WO 2019228684A1 EP 2019055023 W EP2019055023 W EP 2019055023W WO 2019228684 A1 WO2019228684 A1 WO 2019228684A1
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container
pcm
temperature
phase transition
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PCT/EP2019/055023
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Joachim Kuhn
Fabian Eschenbach
Martin Heinemann
Thomas Wollheim
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Va-Q-Tec Ag
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    • F25D2303/085—Compositions of cold storage materials

Definitions

  • the invention relates to a method for providing a
  • Transport container system with a lying in a desired range
  • Container internal temperature according to claim 1 or 2 and a
  • Transport container system for transporting a temperature-sensitive article in a desired range of the container interior temperature according to claim 14 or 15.
  • a suitable storage material normally increases its temperature.
  • Heat storage is called sensible or sensible heat storage.
  • phase transition occurs on a suitable material, e.g. the transition from the solid phase to the liquid phase (or vice versa)
  • a suitable material e.g. the transition from the solid phase to the liquid phase (or vice versa)
  • the relationship between the temperature of the storage material and the heat absorbed (or released) by the storage material is no longer linear.
  • the thermal storage material begins to melt upon reaching a phase transition temperature range.
  • Phase transition temperature range depends on the storage material and can be very narrow, for example 1 K, but also quite extend over 8 K. In this phase transition temperature range, the temperature of the
  • the latent heat is equal to the heat of fusion or crystallization of the storage material.
  • a latent heat storage material has the great advantage that it can store relatively large amounts of heat with him in a narrow temperature range. Since the phase transition at substantially constant temperature over a certain period of time, you have the opportunity
  • Latent heat storage materials are known in various forms. One calls these materials also phase transition material or from the English
  • Terminology PCM phase change material
  • phase transition materials are not defined for
  • Phase transition temperature range but a phase transition temperature within the phase transition temperature range.
  • the phase transition temperature represents a target temperature to which the
  • a latent heat storage element also called PCM element, according to the present invention is a latent heat storage material in one
  • PCM polystyrene-co-styrene-co-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene foam, polystyrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene-styrene
  • a plurality of, for example, built in a corresponding container latent heat storage elements are provided.
  • Other providers have comparable PCM
  • PCM elements of the type in question will be in a special case
  • Container internal temperature for example, about 18 ° C, with a low
  • Deviation within a target range of the container internal temperature of 15 ° C to 25 ° C may be acceptable. Temperatures outside of this
  • the target temperature is hereinafter referred to as the temperature which is emitted by the PCM elements during the phase transition with a slight deviation (namely, within the
  • Phase transition temperature range is maintained and resulting from the used phase change material of the PCM elements.
  • Target temperature is typically the desired one Container internal temperature match, but may differ slightly from this.
  • the PCM elements are tempered (preconditioned) to a temperature just below or just above their target temperature, in particular cooled to a precooling temperature.
  • This pre-cooling temperature is in the mentioned desired range of the container interior temperature.
  • the pre-cooling temperature must be reached as accurately as possible.
  • Container internal temperature coupled This may require special means for tempering or preconditioning.
  • this process is susceptible to temperature variations during preconditioning. Deviations from the pre-cooling temperature can lead to the phase transition material not being converted or not being completely converted into a solid phase, so that less heat can be absorbed when used in a transport container system. The required container interior temperature can then be ensured only over a much shorter period.
  • these z. B. tempered in a cold room For cold rooms, certain temperatures have established themselves as the so-called standard cold room temperature for which common and widely used cold rooms are available on the market. Corresponding standard refrigerator temperatures are for example 5 ° C and -25 ° C. In principle, it is possible to use cold rooms for temperatures that deviate from the standard cold room temperatures. Cold rooms, which are suitable for temperatures deviating from the standard cold room temperatures, are generally much more expensive in the past due to their lower prevalence
  • the inventive method serves to provide a
  • Transport container system in which a container interior temperature in a
  • the transport container system has a heat-insulated, closable container with a receiving space for an object to be transported. In the receiving space of the container prevails the said
  • the transport container system has at least two removable from the container and insertable into the container PCM elements, wherein all PCM elements have the same phase change material.
  • At least one first PCM element is tempered, in particular precooled, in such a way that the phase transition material of this first PCM element is present in a completely solid state of aggregation.
  • At least one second PCM element is tempered, in particular precooled, in such a way that the phase change material of this second PCM element is present in a completely liquid state of aggregation.
  • the tempered PCM elements are arranged in the container.
  • the temperature control and the PCM elements are configured or adjusted so that they are arranged after arranging the PCM elements in the container, the container interior temperature in the
  • the invention is therefore based on the idea to use at least two PCM elements with the same phase transition material, wherein at least a first PCM element in a completely solid state of matter (“solid PCM element”) and at least one second PCM element in a complete liquid state of matter (“liquid PCM element”) for use in the
  • Transport container system can be arranged.
  • the first PCM element is preheated to a different temperature (out of latent range) than the second PCM element. After insertion into the container takes place
  • Container the container interior temperature is in the desired range.
  • the first or second PCM element are tempered such that at the end of Vorkonditionierens and / or when inserting the PCM elements in the container, the phase change material of these PCM elements is present in a mixed state, ie partially liquid and partly fixed.
  • the pre-cooling temperature of the first PCM element and that of the second PCM element and thus the means for preconditioning are decoupled from the target temperature of the PCM elements.
  • at least one of the two pre-cooling temperatures can be in a temperature range which allows the use of a common infrastructure for preconditioning. For preconditioning outside the latent range can
  • refrigerated rooms are selected, which have common standard refrigerator temperatures.
  • refrigerated rooms are selected, which have common standard refrigerator temperatures.
  • the inventive method is significantly less susceptible to temperature variations during preconditioning compared to the known method.
  • the influence of the pre-cooling is significantly reduced, as a deviation of the cooling temperature is no longer an unwanted Phase transition can lead.
  • the pre-cooling process is thus much less prone to failure.
  • pre-cooling time can be reduced by conditioning outside the latent range.
  • the phase change material of the PCM elements has a
  • Phase transition temperature range in which the phase transition material from the solid state to the liquid state or vice versa.
  • This phase transition temperature range preferably does not include a temperature of 0 ° C.
  • water as a phase change material is out of the question.
  • the at least one first PCM element outside the container is at a temperature below the
  • Phase transition temperature range tempered Phase transition temperature range tempered.
  • the at least one second PCM element outside the container is at a temperature in
  • the pre-cooling temperature crucial.
  • the number, size and arrangement of the PCM elements as well as the mass of the phase transition material in the respective PCM element can be taken into consideration as parameters.
  • the number and / or the size and / or the arrangement of the tempered to the respective temperature PCM elements and / or the mass of the phase transition material of the tempered at the respective temperature PCM elements is / are chosen so that after arranging the corresponding tempered PCM elements in the container adjusts the container interior temperature in the desired range.
  • the tempered PCM elements may be placed in the container such that each solid PCM element is in touching contact with at least one liquid PCM element. In this way, a particularly fast and advantageous temperature adjustment between the PCM elements take place, whereby within a very short time, preferably within a few minutes, the desired container interior temperature is reached. In principle, however, it is also possible to arbitrarily arrange the PCM elements in the container, for example without touching each other.
  • Transport container system in which a container interior temperature in a
  • the transport container system has a heat-insulated, closable container with a receiving space for an object to be transported. In the receiving space of the container prevails the said
  • the transport container system has at least two removable from the container and insertable into the container PCM elements, wherein all PCM elements have the same phase change material.
  • At least one second PCM element is heated outside the vessel to a temperature in the phase transition temperature range or above
  • Phase transition temperature range tempered in particular pre-cooled.
  • the tempered PCM elements are arranged in the container.
  • Temperature control and the PCM elements are configured so that after placing the PCM elements in the container the
  • Tank internal temperature in the target range sets.
  • the same advantages as explained for the first method according to the invention result.
  • the preferred embodiments of the first method according to the invention can be used.
  • the phase transition material of the at least one first PCM element is after the temperature control to a temperature below the
  • Phase transition temperature range preferably in completely solid
  • phase transition material of the at least one second PCM element is after the temperature control to a temperature in the phase transition temperature range or above the
  • Phase transition temperature range preferably in a completely liquid state.
  • the inventive method also includes cases in which the
  • Phase transition material of the at least one first PCM element and the phase change material of the at least one second PCM element is gel-like and after said tempering in a mixed state (partially solid, partially liquid) are present.
  • Phase transition temperature range (or the lower limit of the
  • Phase transition temperature range Phase transition temperature range
  • PCM element Phase transition temperature range
  • Phase transition temperature range (or the upper limit of the
  • Phase transition temperature range is tempered.
  • a temperature control of the at least one PCM element to a temperature of at least 10 K below the phase transition temperature range causes a
  • Cold rooms with an internal temperature of about 5 ° C, ie a range between about 2 ° C to about 8 ° C and freezers with an internal temperature of about -25 ° C are used as common and widely used pre-cooling rooms. For this reason, the above-mentioned cold rooms are to be regarded as a standard infrastructure for the pre-tempering of PCM elements. Pre-cooling to the aforementioned temperatures is thus possible in a simple and cost-effective manner.
  • a PCM element within a temperature range of 10 K to 20 K, preferably from 10 K to 15 K, below the
  • a phase change material having a phase transition temperature of 17.8 ° C can be used for a desired internal container temperature of 18 ° C.
  • At least one PCM element can then be pre-tempered at a temperature of 5 ° C and at least one other PCM element at a temperature of 19 ° C. After placing the tempered PCM elements in the container, the desired internal container temperature of 18 ° C within a short period of time within the container sets.
  • the container interior temperature over a long period of time, ie over a period of at least 100 hours, in a temperature range between 15 ° C and 25 ° C (target range) can be maintained.
  • the aforementioned time range refers to an ambient temperature between 4 ° C and 30 ° C.
  • a desired internal container temperature of 5 ° C with a tolerable temperature range of 2 ° C to 8 ° C at least one PCM element to a temperature of -25 ° C and at least one PCM element to a temperature of 20.5 ° C preheated become.
  • the tolerable temperature range may be maintained for a period of at least 165 hours.
  • PCM elements with a phase change material which has a phase transition temperature of -26 ° C.
  • phase transition temperature of -26 ° C.
  • the tank internal temperature can be kept below -20 ° C for at least 92 hours.
  • Phase transition temperature range a mass fraction of the total arranged in the container phase change material from 5 to 85%, more preferably from 5 to 35%.
  • the container interior temperature over a long period of time within the desired range can be maintained.
  • a small mass fraction leads from below the phase transition temperature range
  • Pre-tempered phase transition material to the desired
  • Container interior temperature is reached after arranging the tempered PCM elements in the container within a short time.
  • the container has a bottom, a jacket and a lid.
  • At least one PCM element outside the container is heated in such a way that the phase change material of this PCM element is present in a completely solid or completely liquid state, and arranged on the bottom or cover. At least one more PCM element is tempered outside the container so that the
  • Phase transition material of this further first PCM element is in completely solid or completely liquid state, and arranged on the lid or bottom.
  • at least one further PCM element preferably four further PCM elements, are tempered outside the container in such a way that the phase transition material of the respective second PCM element is in completely solid or completely liquid state, and arranged on the casing.
  • a PCM element outside the container is at a temperature below the phase transition temperature range, in the phase transition temperature range or above the
  • at least one other PCM element preferably four other PCM elements, are heated outside the vessel to a temperature below the phase transition temperature range
  • the temperature and the arrangement of the PCM elements can be selected as a function of the ambient temperature.
  • PCM elements are provided, which are each arranged on an inner surface of a heat insulation element and preferably completely cover the heat insulation elements. For example, those PCM elements which are later placed on the bottom and on the lid, to a temperature below the
  • Phase transition temperature range tempered and the remaining PCM elements, which are later arranged on the jacket, are heated to a temperature in the
  • Phase transition temperature range or above the Phase transition temperature range tempered is rectangular.
  • This special rectangular arrangement with six PCM elements results in each PCM element, which is tempered to a temperature below the phase transition temperature range, with all PCM elements that are heated to a temperature in the phase transition temperature range or above the phase transition temperature range
  • Transport container system also leads to a more homogeneous
  • Temperature distribution within the container and / or an improved shielding or insulation of the goods to be transported which is arranged within the volume defined by the PCM elements.
  • the desired container interior temperature is reached within a short period of time.
  • the container interior temperature can be maintained within the desired range over a long period of time.
  • the container of the transport container system can have any desired shape.
  • the container may have a cuboidal or cylindrical shape.
  • Other geometries of the container are possible in principle.
  • the PCM elements are after the
  • Thermal insulation elements and include a transport volume, in which an object to be transported is placed. Subsequently, the container is closed. The PCM elements are then one each
  • Assigned heat insulating element and preferably have a predetermined, suitable for dimensioning the associated inner surface of the heat insulating elements size. It is particularly advantageous if each inner surface is associated with exactly one PCM element. In this case, the PCM elements form a common internal volume for receiving a transportable Subject matter. However, it is also possible that one or more
  • Inner surfaces of the heat insulating elements is assigned more than one PCM element.
  • the heat insulation elements are arranged on the inner surfaces of the container and are applied to these.
  • the inner surfaces of the container are completely covered by the heat insulation elements.
  • Heat insulation elements can preferably be removed and / or replaced individually. However, it is also possible that the
  • Heat insulation elements can only be removed together and / or replaced.
  • the transport container system according to the invention serves to transport a temperature-sensitive object in a desired range of
  • the transport container system has a heat-insulated, closable container with a receiving space for the object to be transported. In the receiving space of the container prevails the said
  • the transport container system has at least two removable from the container and insertable into the container PCM elements, wherein all PCM elements have the same phase change material.
  • the phase change material of at least one first PCM element is in the fully solid state when inserted into the container.
  • Phase transition material of at least one second PCM element is present when inserted into the container in the completely liquid state of matter.
  • the transport container system according to the invention serves to transport a temperature-sensitive object in a desired region of a
  • the transport container system has a heat-insulated, closable container with a receiving space for the transported Object. In the receiving space of the container prevails the said
  • the transport container system has at least two removable from the container and insertable into the container PCM elements, wherein all PCM elements have the same phase change material.
  • the phase change material of at least one first PCM element has a temperature below that upon insertion into the container
  • Phase transition temperature range and the phase change material of at least one second PCM element has a temperature in the phase transition temperature range or above when inserted into the container
  • Transport container systems are the subject of the relevant subclaims.
  • the container interior temperature can be maintained within the desired range over a long period of time.
  • the phase change material of the PCM elements has a phase transition temperature range in which the phase change material from the solid state to the liquid state or vice versa.
  • This phase transition temperature range preferably does not include a temperature of 0 ° C.
  • water as a phase change material is out of the question.
  • the at least one first PCM element when inserted into the container has a temperature below the
  • Phase transition temperature range in particular a temperature of at least 10 K below the phase transition temperature range, and / or the at least one second PCM element when inserted into the container, a temperature in the phase transition temperature range or above
  • Phase transition temperature range in particular a temperature of at least 1 K above the phase transition temperature range on.
  • at least one PCM element can be pre-heated to a temperature of 5 ° C and at least one PCM element to a temperature of 19 ° C.
  • Target temperature of 5 ° C it is possible, for example, that at least one PCM element is preheated to a temperature of -25 ° C and at least one PCM element to a temperature of 20 ° C.
  • the phase change material of all first PCM elements together has a mass fraction of the total phase change material arranged in the container of 5 to 85%, particularly preferably 5 to 35%.
  • the PCM elements contain an immobilized, preferably gelatinous, phase change material and / or a foam.
  • immobilized in the context of the invention means that the phase change material also has a high viscosity in its liquid phase.
  • a gel-like formation of the phase change material offers the advantage that in the event of a leak of the PCM element, the outlet of the PCM element
  • Phase transition material can be reduced or completely prevented.
  • the functionality of a defective PCM element can be at least partially maintained.
  • it can be prevented that a material to be transported comes into contact with leaked phase transition material.
  • the phase change material has a nucleating agent for nucleation during the phase transition.
  • the phase change material crystallizes.
  • the nucleating agents contribute to nucleation, which serves as a starting point for crystal growth. The crystallization and thus the crystallization of the
  • Phase transition material is thus accelerated.
  • the container has a bottom, a jacket and a lid. At least one of the first PCM elements and / or one of the second PCM elements is arranged on the floor. At least one of the first PCM elements and / or one of the second PCM elements is arranged on the cover. Optionally, at least one of the first PCM elements and / or one of the second PCM elements is / are arranged on the jacket. Particularly preferably, at least one of the first PCM elements is arranged on the bottom, that is to say at least one PCM element whose phase transition material is present in a completely solid state of aggregate when it is inserted into the container. At least one such PCM element is also arranged on the cover (completely solid state of aggregation). At least one of the second PCM elements is arranged on the jacket, that is, at least one PCM element whose
  • Phase transition material is present when inserted into the container in the completely liquid state.
  • heat insulating elements are arranged in the container.
  • the heat insulation elements are preferably designed as vacuum insulation panels.
  • the vacuum insulation panels are disposed on the inner surfaces of the container. Vacuum insulation panels have been known in principle for a long time, but are constantly perfected in terms of manufacturing technology and material technology. Basically allowed for
  • Heat insulation elements are arranged and the heat insulation elements preferably completely cover.
  • the container is rectangular.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first exploded view
  • Fig. 2 shows schematically in a front view a second embodiment of a transport container system according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically in an exploded view a first embodiment of a transport container system according to the invention 1.
  • Transport container system 1 serves to transport a temperature-sensitive
  • Transport container system 1 has a heat-insulated, closable container 2 with a receiving space for an object to be transported.
  • container 2 six heat insulation elements 3, here designed as vacuum insulation panels, are arranged here.
  • the container interior temperature prevails.
  • Transport container system 1 six removable from the container 2 and insertable into the container 2 PCM elements 4. All PCM elements 4 have the same phase transition material with a specific one
  • Phase transition temperature range All PCM elements 4 are the same size and contain the same mass of phase change material.
  • the container 2 has a bottom 5, a sheath 6 and a lid 7.
  • the container 2 is configured cuboid.
  • the jacket 6 thus has four perpendicular to each other
  • the heat insulating elements 3 are arranged in the container 2 wall side on the inner surfaces thereof.
  • Heat insulation elements 3 are removable from the container 2 and inserted into the container 2. Each heat insulating element 3 has predetermined, matching to the associated inner surface of the container 2 dimensions. The heat insulation elements 3 lead to a good insulation of the receiving space of the container. 2
  • Heat insulation element 3 is assigned and wherein each one
  • Heat insulating element 3 of the inner surface of the lid 7 and the bottom 5 is assigned.
  • the heat insulation elements 3 can individually from the
  • Transport container system 1 taken and individually in the
  • Transport container system 1 are used. In a damage of a heat insulating element 3 so only the defective
  • Heat insulation element 3 are exchanged.
  • the six PCM elements 4 in the transport container system 1 are wall-side on the inner surfaces of the transport container system 1
  • Each PCM element 4 can be removed from the container 2 and inserted into the container 2.
  • Each PCM element 4 has predetermined dimensions matching the associated inner surface of the heat insulation elements 3.
  • two PCM elements 4 - namely that which is arranged on the bottom 5, and that which is arranged on the cover 7 - when inserted into the container 2, a temperature below the Phasenüberganstemperatur Schemes, preferably by about 13 K below the phase transition temperature range.
  • the phase change material of these two PCM elements 4 is then in a completely solid state.
  • Four PCM elements 4 - namely, those which are arranged on the jacket 6 - have a temperature above that when inserted into the container 2
  • Phase transition temperature range preferably by about 1 K to 4 K above the Phasenüberganstemperatur.
  • the phase change material of these four PCM elements 4 is then in the completely liquid state of matter.
  • Phase transition material of the PCM elements 4 are in a completely solid state, a mass fraction of the total existing in the container 2
  • phase transition temperature of the PCM elements is preferably 17.8 ° C.
  • PCM elements 4 outside the container 2 to a temperature below the phase transition temperature, preferably to -5 ° C, tempered.
  • a cold room with an internal temperature of about 2 ° C to about 8 ° C is used.
  • PCM elements 4 are tempered outside the container 2 to a temperature above the phase transition temperature, preferably to a temperature above 19 ° C.
  • the tempered PCM elements 4 are then placed in the container 2. Namely, a PCM element 4, which has been heated to a temperature above the phase transition temperature, is disposed on the bottom 5.
  • Fig. 2 shows schematically in a front view a second embodiment of a transport container system according to the invention 1.
  • Transport container system 1 serves to transport a temperature-sensitive
  • Transport container system 1 has a heat-insulated, closable container 2 with a receiving space for an object to be transported.
  • a plurality of heat insulating elements 3 designed here as
  • Vacuum insulation panels arranged. In the receiving space of the container 2, the container interior temperature prevails.
  • the transport container system 1 according to FIG. 2 has several, namely 52, removable from the container 2 and insertable into the container 2 PCM elements 4. In principle, it is preferable if the number of PCM elements 4 is between 36 and 76. All PCM elements 4 have the same
  • Phase transition material having a specific phase transition temperature having a specific phase transition temperature. All PCM elements 4 are the same size and contain the same mass of phase change material.
  • the transport container system 1 shown in FIG. 2 has a bottom 5, a jacket 6 and a cover 7 which is firmly connected to the jacket 6.
  • the jacket 6 has a door 8.
  • heat insulation elements 3 are arranged. On each inner surface of the
  • Heat insulation elements 3 can be provided insertion guides 9, in which the PCM elements 4 can be arranged.
  • the insertion guides 9 may be designed to be extendable to facilitate insertion or removal of the PCM elements 4.
  • the transport container system 1 shown in Fig. 2 is particularly suitable for large goods to be transported or, alternatively, for a variety of small goods to be transported, which are to be transported within a same temperature range.
  • PCM elements 4 when inserted into the container 2 have a temperature below the phase transition temperature, preferably about -25 ° C.
  • PCM elements 4, when inserted into the container 2 have a temperature above the phase transition temperature, preferably approximately 20.5 ° C.
  • Phase transition material of the PCM elements 4 are in a completely solid state, a mass fraction of the total existing in the container 2

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems (1) mit einer in einem Sollbereich liegenden Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem (1) hat einen Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum, in dem die Behälterinnentemperatur herrscht, und wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) einsetzbare PCM-Elemente (4). Alle PCM-Elemente (4) weisen das gleiche Phasenübergangsmaterial auf. Wenigstens ein erstes PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements (4) in vollständig festem Aggregatzustand vorliegt. Wenigstens ein zweites PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses zweiten PCM-Elements (4) in vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt. Die temperierten PCM-Elemente (4) werden in dem Behälter (2) angeordnet. Die Temperierung und die PCM-Elemente (4) werden so konfiguriert, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt. Die Erfindung betrifft außerdem ein geeignetes Transportbehältersystem (1) zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur.

Description

Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems sowie ein Transportbehältersystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines
Transportbehältersystems mit einer in einem Sollbereich liegenden
Behälterinnentemperatur gemäß Anspruch 1 oder 2 sowie ein
Transportbehältersystem zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich der Behälterinnentemperatur gemäß Anspruch 14 oder 15. Bei der Speicherung von Wärme in einem dafür geeigneten Speichermaterial erhöht sich normalerweise dessen Temperatur. Diese Form der
Wärmespeicherung wird fühlbare oder sensible Wärmespeicherung genannt.
Dann, wenn bei einem dafür geeigneten Material ein Phasenübergang erfolgt, z.B. der Übergang von der festen in die flüssige Phase (oder umgekehrt), ist der Zusammenhang zwischen der Temperatur des Speichermaterials und der vom Speichermaterial aufgenommenen (oder abgegebenen) Wärme nicht mehr linear. Bei einem Übergang von fest auf flüssig beginnt das Wärmespeichermaterial beim Erreichen eines Phasenübergangstemperaturbereichs zu schmelzen. Der
Phasenübergangstemperaturbereich hängt vom Speichermaterial ab und kann sehr eng sein, beispielsweise 1 K, aber sich auch durchaus über 8 K erstrecken. In diesem Phasenübergangstemperaturbereich verbleibt die Temperatur des
Speichermaterials so lange, bis das Speichermaterial komplett geschmolzen ist.
Erst danach tritt wieder eine Erhöhung der Temperatur bei weiterer Aufnahme von Wärme auf.
Da für längere Zeit trotz der Zufuhr von Wärme praktisch keine Erhöhung der Temperatur auftritt, nennt man dies latente Wärme. Im Falle beispielsweise des typischen Phasenübergangs fest/flüssig ist die latente Wärme gleich der Schmelz- oder Kristallisationswärme des Speichermaterials.
Ein Latentwärmespeichermaterial hat den großen Vorteil, dass man mit ihm in einem engen Temperaturbereich verhältnismäßig große Wärmemengen speichern kann. Da der Phasenübergang bei im Wesentlichen konstanter Temperatur über einen gewissen Zeitraum vonstatten geht, hat man die Möglichkeit,
Temperaturschwankungen auszugleichen und Temperaturspitzen zu vermeiden.
Latentwärmespeichermaterialien sind in verschiedener Form bekannt. Man nennt diese Materialien auch Phasenübergangsmaterial oder aus der englischen
Terminologie PCM (phase change material).
Typischerweise definiert man für Phasenübergangsmaterialien nicht den
Phasenübergangstemperaturbereich, sondern eine Phasenübergangstemperatur innerhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs. Üblicherweise stellt die Phasenübergangstemperatur eine Zieltemperatur dar, auf die das
Phasenübergangsmaterial temperiert werden soll, also quasi den Arbeitspunkt. Liegt man bei einer Zieltemperatur von etwa 0°C, so kann man Wasser mit unterschiedlichen Zusätzen als Latentwärmespeichermaterial einsetzen. Für eine Kältespeicherung unterhalb von 0°C werden z. B. passend zubereitete
Salzlösungen verwendet.
Im Bereich knapp oberhalb 0°C sind andere Materialien, z. B. solche auf der Basis von Paraffinen, besser geeignet.
Im Einzelnen wird als Hintergrund verwiesen auf den Übersichtsartikel des BINE- Informationsdienstes "Themeninfo IV/02 aus dem Jahre 2002",
(Fachinformationszentrum Karlsruhe, Projektkennzeichen 0329840A-D, abrufbar bei www.bine.info, Stichwort: "Latentwärmespeicher"). Der Inhalt dieser
Literaturstelle zum generellen Hintergrund von Latentwärmespeichermaterialien und deren Einsatzmöglichkeiten wird hiermit durch Bezugnahme zum
Offenbarungsgehalt auch der vorliegenden Patentanmeldung gemacht.
Ein Latentwärmespeicherelement, auch PCM-Element genannt, gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Latentwärmespeichermaterial in einer
geschlossenen, ggf. auch mit einem Druckausgleichsventil versehenen Umhüllung. Vorzugsweise handelt es sich um ein makroverkapseltes PCM. Es können aber auch mikroverkapselte PCMs zum Einsatz kommen. Die Umhüllung ist häufig aus Kunststoff. Man kennt die grundlegende Konstruktion beispielsweise von sog. Kühlakkus. Derartige PCM-Elemente können einzeln betrachtet werden oder auch als
Mehrzahl von beispielsweise in einen entsprechenden Behälter eingebauten Latentwärmespeicherelementen.
PCM-Elemente der in Rede stehenden Art gibt es mittlerweile für eine Fülle von Zieltemperaturen, insbesondere auch von der Anmelderin (Prospekt "va-Q-tec Packaging Portfolio, January 201 1 "). Dort findet man
Latentwärmespeicherelemente für Zieltemperaturen von 37°C, 22°C, 18°C, 5°C, 0°C, -19°C, -21°C, -26°C und -37°C. Andere Anbieter haben vergleichbare PCM-
Elemente im Vertriebsprogramm, teilweise auch für andere Zieltemperaturen.
PCM-Elemente der in Rede stehenden Art werden in einem besonderen
Anwendungsfeld in wärmeisolierten bzw. wärmegedämmten Behältern,
insbesondere für Transportzwecke, eingesetzt. Beispielsweise gilt das für den Transport von temperatursensiblen Gütern, wie beispielsweise Pharmazeutika, biotechnologische Produkte, Transplantationsgüter oder Blutkonserven. In einem Anwendungsfeld, beispielsweise für Pharmazeutika, beträgt die optimale, unbedingt einzuhaltende Transport- und Lagertemperatur bzw.
Behälterinnentemperatur beispielsweise ungefähr 18°C, wobei eine geringe
Abweichung innerhalb eines Sollbereichs der Behälterinnentemperatur von 15°C bis 25°C akzeptabel sein kann. Temperaturen außerhalb dieses
Solltemperaturbereichs müssen also sicher vermieden werden. Aus der Praxis ist bekannt, PCM-Elemente zu verwenden, deren
Phasenübergangstemperatur möglichst nah an der einzuhaltenden
Behälterinnentemperatur liegen. Hier ist also ein sicheres Erreichen und Einhalten der Phasenübergangstemperatur der PCM-Elemente als Zieltemperatur mit einer vergleichsweise geringen Abweichung erforderlich. Als Zieltemperatur wird nachfolgend die Temperatur bezeichnet, die von den PCM-Elementen während des Phasenübergangs mit einer geringen Abweichung (nämlich innerhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs) eingehalten wird und die sich aus dem verwendeten Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente ergibt. Die
Zieltemperatur stimmt typischerweise mit der gewünschten Behälterinnentemperatur überein, kann von dieser aber in geringem Maße abweichen.
Bei dieser Vorgehensweise werden die PCM-Elemente auf eine Temperatur knapp unterhalb oder knapp oberhalb Ihrer Zieltemperatur temperiert (vorkonditioniert), insbesondere auf eine Vorkühltemperatur abgekühlt. Diese Vorkühltemperatur liegt im erwähnten Sollbereich der Behälterinnentemperatur. Das
Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente weist am Ende der
Vorkonditionierung einen vollständig festen Aggregatzustand auf.
Zur Vorkonditionierung der PCM-Elemente muss die Vorkühltemperatur möglichst genau erreicht werden. Darüber hinaus sind die Vorkühltemperatur und somit die Mittel zur Vorkonditionierung an die Zieltemperatur bzw. die gewünschte
Behälterinnentemperatur gekoppelt. Dies kann spezielle Mittel zur Temperierung bzw. Vorkonditionierung erfordern. Außerdem ist dieser Prozess anfällig gegenüber Temperaturschwankungen während des Vorkonditionierens. Abweichungen von der Vorkühltemperatur können dazu führen, dass das Phasenübergangsmaterial nicht oder nicht vollständig in eine feste Phase überführt wird und somit beim Einsatz in einem Transportbehältersystem weniger Wärme aufgenommen werden kann. Die geforderte Behälterinnentemperatur kann dann lediglich über einen deutlich kürzeren Zeitraum sichergestellt werden.
Zur Vorkonditionierung von derartigen PCM-Elementen werden diese z. B. in einem Kühlraum temperiert. Bei Kühlräumen haben sich gewisse Temperaturen als sog. Standard-Kühlraumtemperatur etabliert, für die gängige und weit verbreitete Kühlräume auf dem Markt vorhanden sind. Entsprechende Standard- Kühlraumtemperaturen liegen beispielsweise bei 5°C und -25°C. Grundsätzlich ist es möglich, Kühlräume auch für Temperaturen, die von den Standard- Kühlraumtemperaturen abweichen, zu verwenden. Kühlräume, die für von den Standard-Kühlraumtemperaturen abweichende Temperaturen geeignet sind, sind aufgrund ihrer geringeren Verbreitung in der Regel deutlich teurer in der
Anschaffung. Nicht standardisierte Kühlräume haben darüber hinaus
normalerweise keine sonderlich genaue Temperaturregelung. Entsprechende Kühlräume weisen einen typischen Toleranzbereich von +1-2 K auf. Eine entsprechend genaue Temperaturregelung des Kühlraums ist somit unumgänglich und in der Regel mit hohen Kosten verbunden.
Um das bekannte Verfahren zu verbessern, können leistungsstarkere auf dem Markt erhältliche PCM-Elemente verwendet werden. Leistungsstärkere PCM- Elemente sind jedoch mit deutlich höheren Anschaffungskosten verbunden.
Gleichzeitig bleibt die Komplexität der Vorkühlung und die damit verbundene Problematik jedoch weiterhin bestehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren hinsichtlich der Komplexität der Vorkonditionierung, der Handhabung der Vorkonditionierung, der Anfälligkeit gegenüber Temperaturschwankungen während der Vorkonditionierung und/oder der Kosten zu verbessern.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der
diesbezüglichen Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bereitstellen eines
Transportbehältersystems, bei dem eine Behälterinnentemperatur in einem
Sollbereich liegt. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte
Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein erstes PCM-Element derart temperiert, insbesondere vorgekühlt, dass das Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements in vollständig festem Aggregatzustand vorliegt.
Wenigstens ein zweites PCM-Element wird derart temperiert, insbesondere vorgekühlt, dass das Phasenübergangsmaterial dieses zweiten PCM-Elements in vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt. Die derart temperierten PCM- Elemente werden in dem Behälter angeordnet. Die Temperierung und die PCM- Elemente werden so konfiguriert bzw. eingestellt, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente in dem Behälter die Behälterinnentemperatur in dem
Sollbereich einstellt.
Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, wenigstens zwei PCM-Elemente mit dem gleichen Phasenübergangsmaterial zu verwenden, wobei wenigstens ein erstes PCM-Element in einem vollständig festen Aggregatzustand („festes PCM- Element“) und wenigstens ein zweites PCM-Element in einem vollständig flüssigen Aggregatzustand („flüssiges PCM-Element“) zum Einsatz in dem
Transportbehältersystem angeordnet werden. Das erste PCM-Element wird auf eine andere Temperatur (außerhalb des latenten Bereichs) als das zweite PCM- Element vortemperiert. Nach dem Einsetzen in den Behälter findet ein
Temperaturangleich statt, wobei am Ende des Temperaturangleichs in dem
Behälter die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich liegt.
Nicht erfindungsgemäß ist der Fall, in dem das erste oder zweite PCM-Element derart temperiert werden, dass am Ende des Vorkonditionierens und/oder beim Einsetzen der PCM-Elemente in den Behälter das Phasenübergangsmaterial dieser PCM-Elemente in einem Mischzustand vorliegt, also teilweise flüssig und teilweise fest.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Vorkühltemperatur des ersten PCM-Elements und diejenige des zweiten PCM-Elements und somit die Mittel zur Vorkonditionierung von der Zieltemperatur der PCM-Elemente entkoppelt. Dadurch kann zumindest eine der beiden Vorkühltemperaturen in einen Temperaturbereich liegen, der die Verwendung einer gängigen Infrastruktur zur Vorkonditionierung erlaubt. Zur Vorkonditionierung außerhalb des latenten Bereichs können
insbesondere Kühlräume gewählt werden, die gängige Standard- Kühlraumtemperaturen aufweisen. Somit ist es nicht mehr notwendig, spezielle, an die Zieltemperatur angepasste und damit teure Kühlräume zu verwenden, wenn auf eine Standardinfrastruktur von Kühlräumen zurückgegriffen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Vergleich zum bekannten Verfahren deutlich weniger anfällig gegenüber Temperaturschwankungen während des Vorkonditionierens. Der Einfluss der Vorkühlung wird deutlich reduziert, da eine Abweichung der Kühltemperatur nicht mehr zu einem ungewollten Phasenübergang führen kann. Der Vorkühlprozess ist dadurch deutlich weniger störanfällig.
Es hat sich ebenfalls gezeigt, dass die Vorkühldauer durch eine Konditionierung außerhalb des latenten Bereichs reduziert werden kann.
Durch die Verwendung nur eines Phasenübergangsmaterials sind die Komplexität und die Kosten gering.
Bevorzugt weist das Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente einen
Phasenübergangstemperaturbereich auf, in dem das Phasenübergangsmaterial vom festen in den flüssigen Aggregatzustand bzw. umgekehrt übergeht. Dieser Phasenübergangstemperaturbereich schließt vorzugsweise eine Temperatur von 0°C nicht ein. Für diesen Fall kommt Wasser als Phasenübergangsmaterial nicht in Frage.
Zur vorteilhaften Umsetzung des Verfahrens wird das wenigstens eine erste PCM- Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert. Außerdem wird das wenigstens eine zweite PCM-Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur im
Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert.
Für eine vorteilhafte Konfiguration der Temperierung ist z. B. die Vorkühltemperatur entscheidend. Für eine vorteilhafte Konfiguration der PCM-Elemente kommen als Parameter beispielsweise die Anzahl, Größe und Anordnung der PCM-Elemente sowie die Masse des Phasenübergangsmaterials im jeweiligen PCM-Element in Frage.
Vorzugsweise wird/werden die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Anordnung der auf die jeweilige Temperatur temperierten PCM-Elemente und/oder die Masse des Phasenübergangsmaterials der auf die jeweilige Temperatur temperierten PCM-Elemente so gewählt, dass sich nach dem Anordnen der entsprechend temperierten PCM-Elemente in dem Behälter die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt. Die temperierten PCM-Elemente können derart in dem Behälter angeordnet werden, dass jedes feste PCM-Element mit wenigstens einem flüssigen PCM- Element in einem berührenden Kontakt steht. Auf diese Weise kann ein besonders schneller und vorteilhafter Temperaturangleich zwischen den PCM-Elementen erfolgen, wodurch innerhalb sehr kurzer Zeit, vorzugsweise innerhalb weniger Minuten, die gewünschte Behälterinnentemperatur erreicht wird. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die PCM-Elemente beliebig, beispielsweise ohne einen berührenden Kontakt untereinander, in dem Behälter anzuordnen.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 2 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche. Dieses erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bereitstellen eines
Transportbehältersystems, bei dem eine Behälterinnentemperatur in einem
Sollbereich liegt. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte
Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein erstes PCM-Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert, insbesondere vorgekühlt.
Wenigstens ein zweites PCM-Element wird außerhalb des Behälters auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert, insbesondere vorgekühlt. Die derart temperierten PCM-Elemente werden in dem Behälter angeordnet. Die
Temperierung und die PCM-Elemente werden so konfiguriert bzw. eingestellt, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente in dem Behälter die
Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt. Für dieses zweite erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie zu dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden. Auf das zweite erfindungsgemäße Verfahren können die bevorzugten Ausgestaltungen des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet werden.
Das Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen ersten PCM-Elements liegt nach der Temperierung auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs vorzugsweise in vollständig festem
Aggregatzustand vor. Das Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen zweiten PCM-Elements liegt nach der Temperierung auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs vorzugsweise in vollständig flüssigem Aggregatzustand vor. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst aber auch Fälle, in denen das
Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen ersten PCM-Elements und das Phasenübergangsmaterial des wenigstens einen zweiten PCM-Elements gelartig ist und nach der besagten Temperierung in einem Mischzustand (teilweise fest, teilweise flüssig) vorliegen.
Auf beide erfindungsgemäßen Verfahren können die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen angewendet werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn wenigstens ein erstes PCM-Element auf eine Temperatur von mindestens 10 K unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs (bzw. der unteren Grenze des
Phasenübergangstemperaturbereichs) und/oder wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von mindestens 1 K oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs (bzw. der oberen Grenze des
Phasenübergangstemperaturbereichs) temperiert wird. Eine Temperierung des wenigstens einen PCM-Elementes auf eine Temperatur von mindestens 10 K unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs führt dazu, dass eine
Temperaturschwankung von bis zu 2 K bei der Vorkonditionierung keinen negativen Einfluss auf die Performance des PCM-Elementes hat. Das PCM- Element liegt dann unabhängig von der Temperaturschwankung bei der
Vorkonditionierung in einer vollständig festen Phase vor.
Weiter bevorzugt wird das wenigstens eine erste PCM-Element in einem Kühlraum mit einer Innentemperatur von ca. 2°C bis ca. 8°C oder in einem Tiefkühlraum mit einer Innentemperatur von weniger oder gleich -10°C, vorzugsweise ca. -25°C, temperiert. Kühlräume mit einer Innentemperatur von ungefähr 5°C, also einem Bereich zwischen ca. 2°C bis ca. 8°C und Tiefkühlräume mit einer Innentemperatur von ca. -25°C werden als gängige und weit verbreitete Vorkühlräume verwendet. Aus diesem Grund sind die vorgenannten Kühlräume als Standardinfrastruktur für die Vortemperierung von PCM-Elementen anzusehen. Das Vorkühlen auf die vorgenannten Temperaturen ist somit auf einfache und kostengünstige Weise möglich.
Besonders vorteilhaft kann ein PCM-Element innerhalb eines Temperaturbereichs von 10 K bis 20 K, vorzugsweise von 10 K bis 15 K, unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs bzw. der Phasenübergangstemperatur des Phasenübergangsmaterials und alle anderen PCM-Elemente (bzw. wenigstens ein anderes PCM-Element) innerhalb eines Temperaturbereichs von 1 K bis 10 K, vorzugsweise von 1 K bis 5 K, oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs bzw. der Phasenübergangstemperatur des Phasenübergangsmaterials
vortemperiert werden.
So kann beispielsweise für eine gewünschte Behälterinnentemperatur von 18°C ein Phasenübergangsmaterial mit einer Phasenübergangstemperatur von 17,8°C verwendet werden. Wenigstens ein PCM-Element kann dann bei einer Temperatur von 5°C und wenigstens ein anderes PCM-Element bei einer Temperatur von 19°C vortemperiert werden. Nach dem Anordnen der temperierten PCM-Elemente in dem Behälter stellt sich die gewünschte Behälterinnentemperatur von 18°C innerhalb eines kurzen Zeitraums innerhalb des Behälters ein. In einem
verschlossenen Transportbehältersystem kann die Behälterinnentemperatur über einen langen Zeitraum, d.h. über einen Zeitraum von wenigstens 100 Stunden, in einem Temperaturbereich zwischen 15°C und 25°C (Sollbereich) gehalten werden. Der vorgenannte Zeitbereich bezieht sich auf eine Umgebungstemperatur zwischen 4°C und 30°C. Für eine gewünschte Behälterinnentemperatur von 5°C mit einem tolerierbaren Temperaturbereich von 2°C bis 8°C kann wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von -25°C und wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 20,5°C vortemperiert werden. In einem verschlossenen Transportbehältersystem kann der tolerierbare Temperaturbereich über einen Zeitraum von wenigstens 165 Stunden gehalten werden.
Darüber hinaus existiert eine Vielzahl von Anwendungsfällen, bei denen Güter bei Temperaturen von unter -20°C transportiert werden müssen. Bei solchen
Anforderungen können PCM-Elemente mit einem Phasenübergangsmaterial verwendet werden, das eine Phasenübergangstemperatur von -26°C aufweist. Hier ist es möglich, alle PCM-Elemente auf eine Temperatur von -35°C vorzukühlen. Bei einer Umgebungstemperatur von 29,5°C kann die Behälterinnentemperatur für wenigstens 92 Stunden unterhalb von -20°C gehalten werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen alle ersten PCM- Elemente bzw. alle diejenigen, die auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert werden, einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter angeordneten Phasenübergangsmaterial von 5 bis 85% auf, weiter vorzugsweise von 5 bis 35%. Vorteilhaft bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass aufgrund der vortemperierten PCM-Elemente in dem
Transportbehältersystem die Behälterinnentemperatur über einen langen Zeitraum innerhalb des Sollbereichs gehalten werden kann. Gleichzeitig führt ein geringer Massenanteil von unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs
vortemperiertem Phasenübergangsmaterial dazu, dass die gewünschte
Behälterinnentemperatur nach dem Anordnen der temperierten PCM-Elemente in dem Behälter innerhalb kurzer Zeit erreicht wird. Vorzugsweise weist der Behälter einen Boden, einen Mantel und einen Deckel auf.
Gemäß einer ersten Alternative wird wenigstens ein PCM-Element außerhalb des Behälters derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses PCM- Elements in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und am Boden oder Deckel angeordnet. Wenigstens ein weiteres PCM-Element wird außerhalb des Behälters derart temperiert, dass das
Phasenübergangsmaterial dieses weiteren ersten PCM-Elements in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und am Deckel oder Boden angeordnet. Optional wird/werden wenigstens ein weiteres PCM-Element, vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente, außerhalb des Behälters derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial des jeweiligen zweiten PCM- Elements in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und am Mantel angeordnet. Auf diese Weise wird ein vorteilhafter
Temperaturangleich zwischen den PCM-Elementen erreicht.
Gemäß einer zweiten Alternative wird ein PCM-Element außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und am Boden oder Deckel angeordnet. Ein weiteres PCM-Element wird außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im
Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und am Deckel oder Boden angeordnet. Optional wird/werden wenigstens ein weiteres PCM-Element, vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente, außerhalb des Behälters auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, im
Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und am Mantel angeordnet.
Bei beiden Alternativen können die Temperierung und die Anordnung der PCM- Elemente In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur gewählt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind sechs PCM-Elemente vorgesehen, die jeweils an einer Innenfläche eines Wärmeisolationselements angeordnet werden und die Wärmeisolationselemente vorzugsweise vollständig bedecken. Beispielsweise werden diejenigen PCM-Elemente, die später am Boden und am Deckel angeordnet werden, auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und die übrigen PCM-Elemente, die später am Mantel angeordnet werden, werden auf eine Temperatur im
Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert. Vorzugsweise ist der Behälter rechteckig ausgebildet. Diese spezielle rechteckige Anordnung mit sechs PCM- Elementen führt dazu, dass jedes PCM-Element, das auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert ist, mit allen PCM- Elementen, die auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert sind, in
berührendem Kontakt steht. Auf diese Weise wird ein vorteilhafter
Wärmeaustausch zwischen den PCM-Elementen erreicht.
Die Bildung eines Behälters aus PCM-Elementen innerhalb des
Transportbehältersystems führt darüber hinaus zu einer homogeneren
Temperaturverteilung innerhalb des Behälters und/oder einer verbesserten Abschirmung bzw. Isolierung des zu transportierenden Gutes, das innerhalb des von den PCM-Elementen definierten Volumens angeordnet wird. Gleichzeitig wird die gewünschte Behälterinnentemperatur innerhalb eines kurzen Zeitraums erreicht. Darüber hinaus kann die Behälterinnentemperatur über einen langen Zeitraum innerhalb des Sollbereichs gehalten werden.
Grundsätzlich kann der Behälter des Transportbehältersystems eine beliebige Form aufweisen. So kann der Behälter beispielsweise eine quaderförmige oder zylindrische Form aufweisen. Auch andere Geometrien des Behälters sind grundsätzlich möglich.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein zu transportierender
Gegenstand in dem Aufnahmeraum des Behälters angeordnet und der Behälter verschlossen wird. Vorteilhafterweise liegen die PCM-Elemente nach dem
Anordnen in dem Behälter jeweils an wenigstens einer Innenfläche der
Wärmeisolationselemente an und schließen ein Transportvolumen ein, in das ein zu transportierender Gegenstand angeordnet wird. Anschließend wird der Behälter verschlossen. Die PCM-Elemente sind dann jeweils einem
Wärmeisolationselement zugeordnet und weisen vorzugsweise eine vorgegebene, zur Abmessung der zugeordneten Innenfläche der Wärmeisolationselemente passende Größe auf. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn jeder Innenfläche genau ein PCM-Element zugeordnet ist. In diesem Fall bilden die PCM-Elemente ein gemeinsames Innenvolumen zur Aufnahme eines zu transportierenden Gegenstandes aus. Es ist jedoch auch möglich, dass einer oder mehreren
Innenflächen der Wärmeisolationselemente mehr als ein PCM-Element zugeordnet ist.
Die Wärmeisolationselemente sind dabei an den Innenflächen des Behälters angeordnet und liegen an diesen an. Die Innenflächen des Behälters werden dabei von den Wärmeisolationselementen vollständig bedeckt. Die
Wärmeisolationselemente können vorzugsweise einzeln entnommen und/oder ausgetauscht werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die
Wärmeisolationselemente lediglich gemeinsam entnommen und/oder ausgetauscht werden können.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird auch durch ein Transportbehältersystem gemäß Anspruch 14 gelöst.
Das erfindungsgemäße Transportbehältersystem dient zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich der
Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte
Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen. Das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements liegt beim Einsetzen in den Behälter im vollständig festen Aggregatzustand vor. Das
Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM-Elements liegt beim Einsetzen in den Behälter im vollständig flüssigen Aggregatzustand vor.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird auch durch ein Transportbehältersystem gemäß Anspruch 15 gelöst.
Das erfindungsgemäße Transportbehältersystem dient zum Transport eines temperatursensiblen Gegenstands in einem Sollbereich einer
Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden Gegenstand. In dem Aufnahmeraum des Behälters herrscht die besagte
Behälterinnentemperatur. Das Transportbehältersystem hat wenigstens zwei aus dem Behälter herausnehmbare und in den Behälter einsetzbare PCM-Elemente, wobei alle PCM-Elemente das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen. Das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements hat beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs und das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM-Elements hat beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen beider
Transportbehältersysteme sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Mit beiden Transportbehältersystemen kann die Behälterinnentemperatur innerhalb eines langen Zeitraums in dem Sollbereich gehalten werden.
Vorzugsweise weist das Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente einen Phasenübergangstemperaturbereich auf, in dem das Phasenübergangsmaterial vom festen in den flüssigen Aggregatzustand bzw. umgekehrt übergeht. Dieser Phasenübergangstemperaturbereich schließt vorzugsweise eine Temperatur von 0°C nicht ein. Für diesen Fall kommt Wasser als Phasenübergangsmaterial nicht in Frage.
Vorteilhafterweise weist das wenigstens eine erste PCM-Element beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs, insbesondere eine Temperatur von mindestens 10 K unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, und/oder das wenigstens eine zweite PCM-Element beim Einsetzen in den Behälter eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs, insbesondere eine Temperatur von mindestens 1 K oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs, auf. Für eine gewünschte Behälterinnentemperatur bzw. Zieltemperatur von 18°C, kann wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 5°C und wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 19°C vortemperiert sein. Für eine Zieltemperatur von 5°C ist es beispielsweise möglich, dass wenigstens ein PCM- Element auf eine Temperatur von -25°C und wenigstens ein PCM-Element auf eine Temperatur von 20°C vortemperiert ist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Phasenübergangsmaterial aller ersten PCM-Elemente zusammen einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter angeordneten Phasenübergangsmaterials von 5 bis 85%, besonders bevorzugt von 5 bis 35%, aufweist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform enthalten die PCM-Elemente ein immobilisiertes, vorzugsweise gelartiges, Phasenübergangsmaterial und/oder einen Schaum. "Immobilisiert" im Rahmen der Erfindung bedeutet, dass das Phasenübergangsmaterial auch in seiner flüssigen Phase eine hohe Viskosität aufweist. Eine gelartige Ausbildung des Phasenübergangsmaterials bietet den Vorteil, dass bei einem Leck des PCM-Elementes der Austritt des
Phasenübergangsmaterials verringert oder vollständig verhindert werden kann. Somit kann die Funktionalität eines defekten PCM-Elementes zumindest teilweise aufrechterhalten werden. Gleichzeitig kann gegebenenfalls verhindert werden, dass ein zu transportierendes Gut mit ausgetretenem Phasenübergangsmaterial in Kontakt kommt.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn das Phasenübergangsmaterial ein Nukleierungsmittel zur Keimbildung beim Phasenübergang aufweist. Beim Phasenübergang von einer flüssigen in eine feste Phase kristallisiert das Phasenübergangsmaterial. Die Nukleierungsmittel tragen zur Keimbildung bei, die als Ausgangspunkt für das Kristallwachstum dient. Die Kristallbildung und damit die Kristallisation des
Phasenübergangsmaterials wird somit beschleunigt.
Vorzugsweise weist der Behälter einen Boden, einen Mantel und einen Deckel auf. Am Boden ist wenigstens eines der ersten PCM-Elemente und/oder eines der zweiten PCM-Elemente angeordnet. Am Deckel ist wenigstens eines der ersten PCM-Elemente und/oder eines der zweiten PCM-Elemente angeordnet. Optional ist/sind am Mantel wenigstens eines der ersten PCM-Elemente und/oder eines der zweiten PCM-Elemente angeordnet. Besonders bevorzugt ist am Boden wenigstens eines der ersten PCM-Elemente angeordnet, also wenigstens ein PCM-Element, dessen Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter im vollständig festen Aggregatzustand vorliegt. Am Deckel ist ebenfalls wenigstens ein solches PCM-Element angeordnet (vollständig fester Aggregatzustand). Am Mantel ist wenigstens eines der zweiten PCM- Elemente angeordnet, also wenigstens ein PCM-Element, dessen
Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter im vollständig flüssigen Aggregatzustand vorliegt.
Vorzugsweise sind in dem Behälter Wärmeisolationselemente angeordnet.
Bevorzugt sind die Wärmeisolationselemente als Vakuumisolationspaneele ausgebildet. Vorzugsweise sind die Vakuumisolationspaneele an den Innenflächen des Behälters angeordnet. Vakuumisolationspaneele sind im Grundsatz bereits seit längerer Zeit bekannt, werden aber laufend in herstellungstechnischer und werkstofftechnischer Hinsicht perfektioniert. Grundsätzlich darf für
Vakuumisolationspaneele insoweit auf die DE 100 58 566 C2 und auf die
EP 3 018 398 A1 verwiesen werden, die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung zurückgehen. Derartige Vakuumisolationspaneele sind derzeit die leistungsfähigsten Wärmeisolationselemente.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind genau sechs PCM- Elemente vorgesehen, die jeweils an einer Innenfläche eines der
Wärmeisolationselemente angeordnet sind und die Wärmeisolationselemente vorzugsweise vollständig bedecken. Vorzugsweise ist der Behälter rechteckig ausgebildet.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können bedarfsweise miteinander kombiniert werden. Der Offenbarungsgehalt der Erfindung ist nicht auf die durch die gewählte Absatzformatierung vorgegebene Kombination von
Erfindungsmerkmalen beschränkt.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen und der Zeichnungen selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen.
Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand von zwei bevorzugten
Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 schematisch in einer Sprengdarstellung ein erstes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Transportbehältersystems und
Fig. 2 schematisch in einer Frontansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportbehältersystems.
Fig. 1 zeigt schematisch in einer Sprengdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportbehältersystems 1. Das
Transportbehältersystem 1 dient zum Transport eines temperatursensiblen
Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur. Das
Transportbehältersystem 1 weist einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter 2 mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand auf. In dem Behälter 2 sind hier sechs Wärmeisolationselemente 3, hier ausgebildet als Vakuumisolationspaneele, angeordnet. In dem Aufnahmeraum des Behälters 2 herrscht die Behälterinnentemperatur.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das
Transportbehältersystem 1 sechs aus dem Behälter 2 herausnehmbare und in den Behälter 2 einsetzbare PCM-Elemente 4 auf. Alle PCM-Elemente 4 weisen das gleiche Phasenübergangsmaterial mit einem spezifischen
Phasenüberganstemperaturbereich auf. Alle PCM-Elemente 4 sind gleich dimensioniert und enthalten die gleiche Masse an Phasenübergangsmaterial.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Behälter 2 einen Boden 5, einen Mantel 6 und einen Deckel 7. Der Behälter 2 ist hier quaderförmig ausgestaltet. Der Mantel 6 hat somit vier senkrecht aufeinander stehende
Seitenwände. Bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung ist darauf hingewiesen worden, dass auch andere Behälterformen bekannt sind, beispielsweise mit einer Zylinder- oder Würfelform.
Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wärmeisolationselemente 3 in dem Behälter 2 wandseitig an dessen Innenflächen angeordnet. Die
Wärmeisolationselemente 3 sind aus dem Behälter 2 herausnehmbar und in den Behälter 2 einsetzbar. Jedes Wärmeisolationselement 3 weist vorgegebene, zu der zugeordneten Innenfläche des Behälters 2 passende Abmessungen auf. Die Wärmeisolationselemente 3 führen zu einer guten Isolierung des Aufnahmeraums des Behälters 2.
In Fig. 1 sind insgesamt fünf der sechs verwendeten Wärmeisolationselemente 3 sichtbar, wobei jeder der Innenflächen der vier Mantelseiten ein
Wärmeisolationselement 3 zugeordnet ist und wobei jeweils ein
Wärmeisolationselement 3 der Innenfläche des Deckels 7 und des Bodens 5 zugeordnet ist. Die Wärmeisolationselemente 3 können einzeln aus dem
Transportbehältersystem 1 entnommen und einzeln in das
Transportbehältersystem 1 eingesetzt werden. Bei einer Beschädigung eines Wärmeisolationselements 3 kann also lediglich das defekte
Wärmeisolationselement 3 ausgetauscht werden. In dem allgemeinen
Beschreibungsteil ist jedoch bereits darauf hingewiesen worden, dass auch lediglich ein Wärmeisolationselement 3 vorgesehen sein könnte, das sowohl die Innenfläche des Bodens 5 als auch die Innenflächen des Mantels 6 vollständig bedeckt. Somit wären lediglich zwei Wärmeisolationselemente 3 vorgesehen, wobei das zweite Wärmeisolationselement 3 an der Innenfläche des Deckels 7 angeordnet ist.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die sechs PCM-Elemente 4 in dem Transportbehältersystem 1 wandseitig an den Innenflächen der
Wärmeisolationselemente angeordnet. Jedes PCM-Element 4 ist aus dem Behälter 2 herausnehmbar und in den Behälter 2 einsetzbar. Jedes PCM-Element 4 weist vorgegebene, zu der zugeordneten Innenfläche der Wärmeisolationselemente 3 passende Abmessungen auf. Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen zwei PCM-Elemente 4 - nämlich dasjenige, das am Boden 5 angeordnet ist, und dasjenige, dass am Deckel 7 angeordnet ist - beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur unterhalb des Phasenüberganstemperaturbereichs auf, vorzugsweise um ca. 13 K unterhalb des Phasenüberganstemperaturbereichs. Das Phasenübergangsmaterial dieser beiden PCM-Elemente 4 liegt dann im vollständig festen Aggregatzustand vor. Vier PCM-Elemente 4 - nämlich diejenigen, die am Mantel 6 angeordnet sind - weisen beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur oberhalb des
Phasenüberganstemperaturbereichs auf, vorzugsweise um ca. 1 K bis 4 K oberhalb der Phasenüberganstemperatur. Das Phasenübergangsmaterial dieser vier PCM-Elemente 4 liegt dann im vollständig flüssigen Aggregatzustand vor.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel macht das
Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente 4, deren Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter 2 im vollständig festen Aggregatzustand vorliegen, einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter 2 vorhandenen
Phasenübergangsmaterials von 1/3 aus.
Anhand des in Fig. 1 dargestellten Transportbehältersystems wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschrieben. Hierbei beträgt die Phasenüberganstemperatur der PCM-Elemente vorzugsweise 17,8°C.
Zunächst werden zwei PCM-Elemente 4 außerhalb des Behälters 2 auf eine Temperatur unterhalb der Phasenübergangstemperatur, vorzugsweise auf -5°C, temperiert. Dazu wird ein Kühlraum mit einer Innentemperatur von ca. 2°C bis ca. 8°C verwendet. Vier PCM-Elemente 4 werden außerhalb des Behälters 2 auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb von 19°C, temperiert. Die temperierten PCM-Elemente 4 werden dann in dem Behälter 2 angeordnet. Und zwar wird ein PCM-Element 4, das auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur temperiert wurde, am Boden 5 angeordnet. Das zweite PCM-Element 4, das auf eine
Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur temperiert wurde, wird am Deckel 7 angeordnet. Die restlichen vier PCM-Elemente 4, nämlich die auf eine Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur temperierten PCM- Elemente 4, werden am Mantel 6 angeordnet. Schließlich wird ein zu
transportierender Gegenstand in dem Aufnahmeraum des Behälters 2 angeordnet und der Behälter 2 wird verschlossen.
Aufgrund der gewählten Temperatur unterhalb der Phasenübergangstemperatur und der Temperatur oberhalb der Phasenübergangstemperatur und der
Dimensionierung und Anordnung der vortemperierten PCM-Elemente stellt sich in dem Behälter 2 die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich ein.
Fig. 2 zeigt schematisch in einer Frontansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportbehältersystems 1. Das
Transportbehältersystem 1 dient zum Transport eines temperatursensiblen
Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur. Das
Transportbehältersystem 1 weist einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter 2 mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden Gegenstand auf. In dem Behälter 2 sind mehrere Wärmeisolationselemente 3, hier ausgebildet als
Vakuumisolationspaneele, angeordnet. In dem Aufnahmeraum des Behälters 2 herrscht die Behälterinnentemperatur.
Das Transportbehältersystem 1 gemäß Fig. 2 weist mehrere, nämlich 52, aus dem Behälter 2 herausnehmbare und in den Behälter 2 einsetzbare PCM-Elemente 4 auf. Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn die Zahl der PCM-Elemente 4 zwischen 36 und 76 liegt. Alle PCM-Elemente 4 weisen das gleiche
Phasenübergangsmaterial mit einer spezifischen Phasenüberganstemperatur auf. Alle PCM-Elemente 4 sind gleich dimensioniert und enthalten die gleiche Masse an Phasenübergangsmaterial.
Das in Fig. 2 dargestellte Transportbehältersystem 1 weist einen Boden 5, einen Mantel 6 und einen Deckel 7 auf, der fest mit dem Mantel 6 verbunden ist. Der Mantel 6 hat eine Tür 8. An den Innenflächen des Transportbehältersystems 1 sind Wärmeisolationselemente 3 angeordnet. An jeder Innenfläche der
Wärmeisolationselemente 3 können Einschubführungen 9 vorgesehen sein, in denen die PCM-Elemente 4 anordenbar sind. Die Einschubführungen 9 können ausziehbar ausgebildet sein, um ein Einsetzen bzw. Flerausnehmen der PCM- Elemente 4 zu erleichtern. Das in Fig. 2 dargestellte Transportbehältersystem 1 eignet sich insbesondere für große zu transportierende Güter oder alternativ für eine Vielzahl von kleinen zu transportierenden Gütern, die innerhalb eines gleichen Temperaturbereichs transportiert werden sollen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen 43 PCM-Elemente 4 beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur unterhalb der Phasenüberganstemperatur auf, vorzugsweise ca. -25°C. Neun PCM-Elemente 4 weisen beim Einsetzen in den Behälter 2 eine Temperatur oberhalb der Phasenüberganstemperatur auf, vorzugsweise ca. 20,5°C.
Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel macht das
Phasenübergangsmaterial der PCM-Elemente 4, deren Phasenübergangsmaterial beim Einsetzen in den Behälter 2 im vollständig festen Aggregatzustand vorliegen, einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter 2 vorhandenen
Phasenübergangsmaterials von 43/52 aus.
Bezugszeichenliste:
1 Transportbehältersystem
2 Behälter von 1
3 Wärmeisolationselement von 2
4 PCM-Element von 1
5 Boden von 2
6 Mantel von 2
7 Deckel von 2
8 Tür von 6
9 Einschubführungen

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Bereitstellen eines T ransportbehältersystems (1 ) mit einer in einem Sollbereich liegenden Behälterinnentemperatur,
- wobei das Transportbehältersystem (1 ) einen wärmeisolierten, verschließbaren
Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden
Gegenstand aufweist,
- wobei in dem Aufnahmeraum des Behälters (2) die Behälterinnentemperatur herrscht,
- wobei das Transportbehältersystem (1 ) wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) ersetzbare PCM-Elemente (4) aufweist,
- wobei alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- wenigstens ein erstes PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements (4) in vollständig festem Aggregatzustand vorliegt, und wenigstens ein zweites PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) derart temperiert, dass das Phasenübergangsmaterial dieses zweiten PCM-Elements (4) in vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt,
- die derart temperierten PCM-Elemente (4) werden in dem Behälter (2)
angeordnet und
- die Temperierung und die PCM-Elemente (4) werden so konfiguriert, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die
Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
2. Verfahren zum Bereitstellen eines Transportbehältersystems (1 ) mit einer in einem Sollbereich liegenden Behälterinnentemperatur,
- wobei das Transportbehältersystem (1 ) einen wärmeisolierten, verschließbaren Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für einen zu transportierenden
Gegenstand aufweist,
- wobei in dem Aufnahmeraum des Behälters (2) die Behälterinnentemperatur herrscht, - wobei das Transportbehältersystem (1 ) wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) ersetzbare PCM-Elemente (4) aufweist,
- wobei alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- wenigstens ein erstes PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert und wenigstens ein zweites PCM-Element (4) wird außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert,
- die derart temperierten PCM-Elemente (4) werden in dem Behälter (2)
angeordnet und
- die Temperierung und die PCM-Elemente (4) werden so konfiguriert, dass sich nach dem Anordnen der PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die
Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl der PCM-Elemente (4) so gewählt wird, dass sich nach dem Anordnen der entsprechend temperierten PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die Behälterinnentemperatur in dem
Sollbereich einstellt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe der PCM-Elemente (4) so gewählt wird, dass sich nach dem Anordnen der
entsprechend temperierten PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die
Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung der PCM-Elemente (4) so gewählt wird, dass sich nach dem Anordnen der entsprechend temperierten PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die
Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Masse des Phasenübergangsmaterials der PCM-Elemente (4) so gewählt wird, dass sich nach dem Anordnen der entsprechend temperierten PCM-Elemente (4) in dem Behälter (2) die Behälterinnentemperatur in dem Sollbereich einstellt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine erste PCM-Element (4) in einem Kühlraum mit einer Innentemperatur von ca. 2°C bis ca. 8°C oder in einem Tiefkühlraum mit einer Innentemperatur von weniger oder gleich -10°C, vorzugsweise ca. -25°C, temperiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle ersten PCM-Elemente (4) zusammen einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter angeordneten Phasenübergangsmaterials von 5-85%, vorzugsweise von 5-35%, aufweisen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zu transportierender Gegenstand in dem Aufnahmeraum des Behälters (2) angeordnet und der Behälter (2) verschlossen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter (2) einen Boden (5), einen Mantel (6) und einen Deckel (7) aufweist,
wobei ein PCM-Element (4)
- außerhalb des Behälters (2) derart temperiert wird, dass das
Phasenübergangsmaterial dieses ersten PCM-Elements (4) in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und
- am Boden (5) oder Deckel (7) angeordnet wird,
wobei ein weiteres PCM-Element (4)
- außerhalb des Behälters (2) derart temperiert wird, dass das
Phasenübergangsmaterial dieses weiteren PCM-Elements (4) in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und
- am Deckel (7) oder Boden (5) angeordnet wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei wenigstens ein weiteres PCM-Element
(4), vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente (4),
- außerhalb des Behälters (2) derart temperiert wird/werden, dass das
Phasenübergangsmaterial des jeweiligen zweiten PCM-Elements (4) in vollständig festem oder vollständig flüssigem Aggregatzustand vorliegt, und
- am Mantel (6) angeordnet wird/werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Behälter (2) einen
Boden (5), einen Mantel (6) und einen Deckel (7) aufweist,
wobei ein PCM-Element (4)
- außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert wird und
- am Boden (5) oder Deckel (7) angeordnet wird,
wobei ein weiteres PCM-Element (4)
- außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert wird und
- am Deckel (7) oder Boden (5) angeordnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei wenigstens ein weiteres PCM-Element
(4), vorzugsweise vier weitere PCM-Elemente (4),
- außerhalb des Behälters (2) auf eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs, im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs temperiert wird/werden und
- am Mantel (6) angeordnet wird/werden.
14. Transportbehältersystem zum Transport eines temperatursensiblen
Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur, wobei
- das Transportbehältersystem (1 ) einen wärmeisolierten, verschließbaren
Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden
Gegenstand aufweist, - das Transportbehältersystem wenigstens zwei aus dem Behälter (2) herausnehmbare und in den Behälter (2) ersetzbare PCM-Elemente (4) aufweist,
- alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, und - das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) vollständig im festen Aggregatzustand vorliegt und das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM- Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) vollständig im flüssigen Aggregatzustand vorliegt.
15. Transportbehältersystem zum Transport eines temperatursensiblen
Gegenstands in einem Sollbereich einer Behälterinnentemperatur, wobei
- das Transportbehältersystem (1 ) einen wärmeisolierten, verschließbaren
Behälter (2) mit einem Aufnahmeraum für den zu transportierenden
Gegenstand aufweist,
- das Transportbehältersystem wenigstens zwei aus dem Behälter (2)
herausnehmbare und in den Behälter (2) ersetzbare PCM-Elemente (4) aufweist,
- alle PCM-Elemente (4) das gleiche Phasenübergangsmaterial aufweisen, und - das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines ersten PCM-Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) eine Temperatur unterhalb des
Phasenübergangstemperaturbereichs und das Phasenübergangsmaterial wenigstens eines zweiten PCM-Elements (4) beim Einsetzen in den Behälter (2) eine Temperatur im Phasenübergangstemperaturbereich oder oberhalb des Phasenübergangstemperaturbereichs aufweist.
16. Transportbehältersystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei das
Phasenübergangsmaterial aller ersten PCM-Elemente (4) zusammen einen Massenanteil des gesamten in dem Behälter (2) vorhandenen
Phasenübergangsmaterials von 5-85%, vorzugsweise von 5-35%, aufweist.
17. Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die PCM-Elemente (4) ein immobilisiertes, vorzugsweise gelartiges,
Phasenübergangsmaterial und/oder einen Schaum enthalten.
18. Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Phasenübergangsmaterial ein Nukleierungsmittel zur Keimbildung beim
Phasenübergang aufweist.
19. Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei zur
Wärmeisolation in dem Behälter (2) Wärmeisolationselemente (3), vorzugsweise ausgebildet als Vakuumisolationspaneele, angeordnet sind.
20. Transportbehältersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei
- der Behälter (2) einen Boden (5), einen Mantel (6) und einen Deckel (7)
aufweist,
- am Boden (5) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) und/oder eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist und
- am Deckel (6) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) und/oder eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist.
21. Transportbehältersystem nach Anspruch 20, wobei am Mantel (7) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) und/oder eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist.
22. Transportbehältersystem nach Anspruch 20 oder 21 , wobei
- am Boden (5) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) angeordnet ist,
- am Deckel (6) wenigstens eines der ersten PCM-Elemente (4) angeordnet ist, und
- am Mantel (7) wenigstens eines der zweiten PCM-Elemente (4) angeordnet ist.
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